ABB变频器在直线拉丝机快速精确控制

文章出处：ABB变频器网络责任编辑：ABB变频器作者：ABB变频器人气：-发表时间：2019-11-28 14:20:00

以8联直线调谐式拉丝机为例，其工艺流程如图1所示，主要由1个放线机、8个卷筒和一个收线机组成，丝料经过1#拉丝模后卷绕在1#卷筒上，再依次经2#8#拉丝模及卷筒，后由收线机将丝料卷绕在工字轮上，在每两个卷筒之间设有调谐轮,用于调整丝料张力。

根据经拉丝模前后丝料体积流量相等的规律可知：

控制策略

我们采用如图3所示的控制方式。车速设定经过总的积分曲线后给出，各传动点线速度给定采用级联结构（速度链），以调谐轮位置调节器输出与该点线速度设定值叠加后的量作为速度链下一级的输入信号，即以本点变频器的速度指令作为速度链下一级的输入，图中前后级间的速度关系也变为：

其中为调谐轮位置调节器输出值所引起的线速度变化量，实际系统中一般将其值限定在高线速度的4%～8%范围内。

采用如图3所示的控制方式时，当某点张力波动引起该点速度变化时，这种速度变化能通过速度链传递，使后面各级速度同步变化，因此后面各级的调谐轮位置及张力受该点速度波动的影响较小，系统升降速过程中丝料张力运行平稳。

电气传动控制系统的构成如图4所示，系统主要由人机界面（HMI）、PLC、现场总线、变频器等构成，是一个基于现场总线的主从结构的电气传动控制系统，系统中PLC作为现场总线主站，变频器作为从站。人机界面选用ABB CP-400型触摸屏，PLC选用ABB AC500，现场总线采用PROFIBUS DP，变频器选用ABB ACS550矢量型变频器,变频器通信选件卡型号：RPBA-01，ACS550具有低频大转矩特性，同时和上位机之间也具有良好的匹配性，因此，在直线拉丝机上得到了广泛的应用。18#卷筒变频器及排线变频器工作于速度方式，收线变频器工作于力矩方式，并且10台变频器都选择无速度传感器矢量工作方式。

调谐轮位置信号由位移传感器检测，传感器输出0～20mA电流信号反映出调谐轮摆动的角位移量。位移传感器输出的电流信号由变频器的模拟口AI1采集后通过PROFIBUS DP的过程数据通道直接传送PLC，PLC通过PROFIBUS DP的过程数据通道将实时转速指令传送到18#卷筒变频器，通过过程数据通道将收线力矩指令传送到收线变频器。

本系统中，控制信号和反馈信号均通过PROFIBUS DP传送，使得系统中信号线的使用大为减少，同时也增强了系统的可靠性和抗干扰性能。

DP通信程序如图5所示，DP通信采用周期通信方式，选用PPO(Parameter/Process Data Objects)类型4，PLC通过PPO周期性地向各台变频器写控制字（CW）、给定值（REF），读状态字（SW）、实际值（ACT）和过程数据PZD3、PZD4。波特率采用1.5Mbit/s，1～8＃卷筒变频器通信相关参数设置为：参数5106＝0104（设置PZD3-IN，将其用于传送电机电流信号给PLC），参数5108＝0120（设置PZD4-IN，将其用于传送AI1端子信号给PLC，调谐轮位移传感器信号接AI1端子），收线变频器通信相关参数设置为：参数5107＝3（设置PZD4-OUT，将其用于PLC向变频器传送力矩指令）。

系统可以实现高车速（出线速度8米/秒）降到零速的时间为：正常停车30秒，故障停车（包括断丝、放线断丝、拉绳急停等）为6秒。PLC根据停车类别来确定给定积分曲线的下降斜率，实现不同的停车时间。但值得注意的是，在故障停车的过程中，由于降速斜率大、制动时间短，变频器往往无法提供足够的制动力矩，同时会出现变频器直流母线过压的情况。为避免上述情况出现，可以将各变频器的直流母线并联运行，同时增设制动斩波器及制动电阻，以吸收系统在降速过程中产生的过剩、防止变频器过压。

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